DE696418C

DE696418C - Thermal relay insensitive to shock and vibration

Info

Publication number: DE696418C
Application number: DE1938L0096090
Authority: DE
Inventors: Claude M Hathaway
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-07-09
Filing date: 1938-11-04
Publication date: 1940-09-20
Also published as: GB530967A; US2195304A

Description

Es ist oft erwünscht, die Temperatur «ines geschlossenen Raumes in vorherbestimmten Grenzen zu halten und Schwankungen, 'die dazu führen, daß diese Grenzen überschritten werden, automatisch auszugleichen. Eine derartige Temperaturkontrolle wird bekannterweise in einfacher Form mit dem sogenannten Thermorelais durchgeführt. Die bisher bekannten Arten des Thermorelais eignen sich sehr gut zu dieser Kontrolle, da sie eine verhältnismäßig hohe Empfindlichkeit mit einem ziemlich einfachen Aufbau verbinden. Diese an sich wünschenswerte Eigenschaft, hoher Empfindlichkeit macht jedoch die Verwiendung der bisher bekannten Typen in allen den Fällen unmöglich, in denen sie während ihrer Tätigkeit Erschütterungen oder Stoßen mechanischer Art ausgesetzt sind, da eine derartige Störung sofort zu Fehlanzeigen des Relais führen muß. Eine ganze Reihe von Verwendungsmöglichkeiten scheidet so aus, z. B. in Einrichtungen, die an sich die Anwendung des Relais ohne weiteres gestatten würden, wie Temperaturkontrollen in Flugzeugen oder Fahrzeugen ganz allgemein. Die in Fahrzeugen unvermeidbaren Erschütterungen führen dann nicht nur zu Fehlschaltungen, sondern die Lebensdauer des Relais wird durch Abbrennen seiner Kontakte stark verkürzt. Zusätzlich tritt durch das dauernde Springen der Kontakte eine unverhältnismäßig heftige Störung benachbarter Rundfunkempfangseinrichtungen auf.It is often desirable to keep the temperature ines to keep closed space within predetermined limits and fluctuations, 'the lead to the fact that these limits are exceeded, compensate automatically. Such a one As is known, temperature control is carried out in a simple form with the so-called thermal relay. The so far known types of thermal relays are very suitable for this control, as they are a combine relatively high sensitivity with a fairly simple structure. This inherently desirable property, high sensitivity, makes the use of the previously known types impossible in all cases in which they are jolted or bumped during their activity of a mechanical nature, as such a malfunction immediately leads to false displays of the Relay must lead. A whole range of possible uses is ruled out z. B. in facilities that allow the use of the relay easily like temperature controls in airplanes or vehicles in general. the Unavoidable vibrations in vehicles then not only lead to incorrect switching, but the service life of the relay is greatly shortened by burning off its contacts. Additionally occurs through the permanent Jumping of contacts causes disproportionately severe interference with neighboring radio reception equipment on.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Absicht zugrunde, ein Thermorelais zu schaffen, das bei hoher Empfindlichkeit und einfachstem Aufbau dennoch zu Kontrollzwecken in Anlagen verwendet werden kann; bei denen sich Erschütterungen mechanischer Art nicht vermeiden lassen, beispielsweise in Flugzeu-The present invention is now based on the intention to create a thermal relay, which can still be used for control purposes in systems with high sensitivity and the simplest structure; at them mechanical vibrations cannot be avoided, for example in aircraft

gen. Es ist dafür Sorge "getragen, daß Erschütterung oder Stoß keinen Einfluß auf das Arbeiten des Relais nehmen können. Erfindungsgemäß werden zur magnetischen und elektrischen Dämpfung von Vibrationen magnetische Elemente angewendet, die außerdem noch durch Anwendung einer Springschaltung die Schnelligkeit des Arbeitens erhöhen. gen. It is taken care that shock or shock cannot influence the operation of the relay. According to the invention are used for magnetic and electrical damping of vibrations magnetic Elements are used that also increase the speed of work through the use of a jumping circuit.

ίο Zweckmäßigerweise sei der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung im folgenden an Hand der Abbildung beschrieben. [ In der Zeichnung sind zwei Bimetallstreifen ι ο durch entsprechend geformte federnde Winkelarme 11 in einem Ende fest gelagert. Die Winkelarme ihrerseits sind mit Hilfe der Winkel 13 auf der Isolationsplatte 12 befestigt. Die Einstellung der Bimetallstreifen kann mittels der Schrauben 14 bzw. der Muttern 15 begrenzt verändert werden. Ein Permanentmagnet 16, der vorzugsweise aus einem Material von hoher Remanenz und hoher Koerzitivkraft besteht, wie z. B. Alnico, ist in einem bestimmten Abstand vor den freien Enden der Bimetallstreifen mittels eines Winkels 17 befestigt. Die Pole 18 des Magneten sind den auf den freien Enden der Bimetallstreifen befestigten magnetisierbaren Eisenteilen 19 unmittelbar gegenüber in den im Winkel 17 angebrachten Schlitzen 20 verschiebbar angeordnet. Auf jedem der beiden Bimetallstreifen befindet sich außerdem eine magnetisierbare eiserne Buchse, in deren Mittelpunkt, über den Rand hinausragend, je ein Silberkontakt 22 eingelassen ist. Auf jedem der magnetisierbaren Teile 19 ist ein Belag 23 aus Kupfer oder ähnlichem gut leitendem Material angeordnet. Der Zweck dieser Maßnahme sei später erklärt. Es ist klar, daß die Bimetallstreifen, .entsprechend den Temperaturänderungen durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten ihrer Metalle, eine Krümmung erfahren. Die Streifen sind nun so abgeglichen, daß, je nachdem das Relaisίο Expediently, the structure and the mode of operation of the invention are described below with reference to the figure. [ In the drawing, two bimetallic strips ι ο are fixedly mounted in one end by appropriately shaped resilient angle arms 11. The angle arms for their part are fastened to the insulation plate 12 with the aid of the angle 13. The setting of the bimetal strips can be changed to a limited extent by means of the screws 14 or the nuts 15. A permanent magnet 16, which is preferably made of a material of high remanence and high coercive force, such as. B. Alnico, is attached at a certain distance in front of the free ends of the bimetallic strip by means of an angle 17. The poles 18 of the magnet are arranged directly opposite the magnetizable iron parts 19 fastened on the free ends of the bimetal strips in the slots 20 made at an angle 17. On each of the two bimetallic strips there is also a magnetizable iron socket, in the center of which, protruding beyond the edge, a silver contact 22 is embedded. On each of the magnetizable parts 19 a coating 23 made of copper or a similar highly conductive material is arranged. The purpose of this measure will be explained later. It is clear that the bimetallic strips, in accordance with the temperature changes due to the different coefficients of expansion of their metals, experience a curvature. The strips are now aligned so that, depending on the relay

*5 schalten soll, steigende bzw. fallende Werte der Temperatur eine Bewegung der freien Enden der Bimetallstreifen in entgegengesetzten Richtungen hervorrufen, derart, daß sich die Kontakte 22 öffnen. Schaltet man nun ein derartiges Thermorelais in einen Kontrollstromkreis ein, so wird bei Temperaturänderungen 'dieser Kreis unterbrochen und dadurch eine Temperatursteuerung möglich. Die mittels .der Mutter 15 verstellbare Schraube 14 ermöglicht es, in bestimmten Grenzen den Arbeitspunkt des Relais zu variieren. Voraussetzung für das einwandfreie Arbeiten des Relais ist die völlige Gleichartigkeit sowohl der beiden Bimetallstreifen als auch deren Befestigungen auf der Grundplatte. Ebenso sollen sich die Teile 19, 21, 22 und 23 vollkommen gleichen. Sind diese Bedingungen erfüllt, so wirken bei Erschütterungen im gleichen Augenblick gleiche Kräfte in gleicher Richtung auf die Streifen, die sich darum in derselben Richtung unter dem Einfluß des Stoßes usw. bewegen. Eine Erschütterung mechanischer Art kann also, wie bekannt, die Kontakte, wenn sie sich zueinander in einer bestimmten Stellung befinden, beispielsweise geschlossen sind, nicht öffnen, und gerade so ist es nicht möglich, daß bei geöffneten Kontakten ein Zusammentreffen bewirkt wird. Erfindungsgemäß sorgen nun elektrische und magnetische Dämpfungseinrichtungen weiterhin dafür, daß willkürliche Bewegungen der freien Enden der Bimetallstreifen verhindert werden. So werden durch das Bewegen der Schicht 23 durch das zwischen den Polen 18 und den magnetisierbaren Teilen 19 herrschende Magnetfeld hindurch in der Schicht 23 Wirbelströme hervorgerufen, die eine Bremsung dieser Bewegung bewirken. Gleicherweise werden natürlich auch in den Teilen 19 Wirbelströme erzeugt, wenn sich diese Teile längs der Oberfläche der Magnetpole 18 infolge Auslenkung der Bimetallstreifen bewegen. Weiterhin erzeugt die Auslenkung der Teile 19 in bezug auf die entsprechenden Magnetpole 18 eine Dämpfung dieser Auslenkungsbewegung durch das Auftreten der Hysteresisverluste in den Teilen 19, durch Änderung der magnetischen Dichte in der Volumeneinheit des Materials der Teile 19 mit der Auslenkungszunahme.* 5 should switch, increasing or decreasing values the temperature causes a movement of the free ends of the bimetal strips in opposite directions Create directions such that contacts 22 open. One switches If a thermal relay of this type is connected to a control circuit, this circuit is interrupted when the temperature changes and thereby a temperature control possible. The adjustable by means of the nut 15 Screw 14 makes it possible to vary the operating point of the relay within certain limits. Prerequisite for the flawless Working of the relay is the complete similarity of both the two bimetal strips as well as their fastenings on the base plate. Parts 19, 21, 22 and 23 completely the same. If these conditions are met, they act in the event of vibrations at the same moment equal forces in the same direction on the strips that are spreading therefore move in the same direction under the influence of the impact, etc. A shock of a mechanical nature, as is known, the contacts, if they are in a certain position to one another, for example, are closed, not open, and just like that it is not possible that at open contacts cause a meeting. According to the invention now worry electrical and magnetic damping devices continue to allow arbitrary Movements of the free ends of the bimetal strips can be prevented. So be through moving the layer 23 through that between the poles 18 and the magnetizable Parts 19 prevailing magnetic field through in the layer 23 caused eddy currents, which cause a braking of this movement. The same will be natural Eddy currents are also generated in the parts 19 when these parts are along the surface the magnetic poles 18 as a result of deflection of the Move the bimetal strip. Furthermore, the deflection of the parts 19 with respect to the corresponding magnetic poles 18 damping this deflection movement due to the occurrence of hysteresis losses in the parts 19, by changing the magnetic density in the unit volume of the material of the parts 19 with the increase in deflection.

Alle diese Dämpfungsvorrichtungen dienen dazu, schnelle Bewegungen der Bimetallstreifen einzuschränken. Diese dämpfenden Kräfte erfahren bei geschlossenen Kontakten eine weitere Unterstützung durch die Reibungskräfte, die entstehen, wenn die Bimetallstreifen und damit auch die Kontakte 22 durch Stoß oder ähnliches zusammen in gleicher Richtung bewegt werden.All of these damping devices are used to facilitate rapid movements of the bimetal strips to restrict. These damping forces experience when the contacts are closed further support from the frictional forces that arise when the bimetal strips and thus the contacts 22 are also moved together in the same direction by impact or the like.

Ein auf Grund der Erfindung hergestelltes Relais hat außerdem den Vorzug, daß die Schaltung in Form einer Springschaltung vor sich geht, d.h. wenn die Kontakte 22 gebührend durch die Krümmung der Bimetallstreifen 10 getrennt sind, hat sich auch der Luftspalt zwischen den magnetisierbaren Zylindern 21 vergrößert; dadurch verkleinert sich aber die magnetische Anziehungskraft zwischen diesen. Da sich aber die Abschwächung der magnetischen Kraft in weit stärkerem Maße vollzieht als das Anwachsen der durch die Krümmung der Bimetallstreifen unter dem Einfluß der wechselnden Werte der Temperatur hervorgerufenen Kräfte, vollzieht sich die Trennung der Kontakte schneller .als allein unter dem Einfluß der Krümmungskräfte. Umgekehrt erhöht sich aber beim Zurück-A relay produced on the basis of the invention also has the advantage that the Switching is going on in the form of a jumping circuit, i.e. when the contacts 22 are due are separated by the curvature of the bimetal strips 10, the air gap has also increased enlarged between the magnetizable cylinders 21; thereby shrinks but the magnetic attraction between them. But since the weakening the magnetic force takes place in a far greater degree than the growth of the through the curvature of the bimetal strips under the influence of the changing values of temperature caused forces, the separation of the contacts takes place faster than alone under the influence of the forces of curvature. Conversely, however, when you return

giehen der Kontakte in ihre Ruhestellung die magnetische Anziehungskraft weit stärker, als die Spannkraft der Bimetallstreifen nachläßt. Man spricht infolge der erhöhten Geschwindigkeit bei jedem Schaltvorgang von einer Springschaltung. Die Größe des Abstandes zwischen den Polen 18 des Magneten und den magnetisierbaren Teilen 19 bestimmt den Grad der Springneigung, und durch ent-when the contacts move into their rest position, the magnetic force of attraction is much stronger, as the elasticity of the bimetal strips decreases. One speaks as a result of the increased speed with each switching operation by a jumping switch. The size of the gap between the poles 18 of the magnet and the magnetizable parts 19 determined the degree of the tendency to jump, and by

to sprechende Abstandsänderung kann die Geschwindigkeit des Schaltvorganges innerhalb gewisser Grenzen reguliert werden.to speaking distance change can change the speed the switching process can be regulated within certain limits.

Vorliegende Erfindung stellt also ein Thermorelais dar, das durch zweckentsprechenden Aufbau und Anbringung von Dämpfungseinrichtungen derart konstruiert ist, daß Erschütterungen und Stöße mechanischer Art, im Gegensatz zu bisher bekannten anderen Geräten, ein sicheres und genaues ArbeitenThe present invention is therefore a thermal relay, which by appropriate The construction and attachment of damping devices is designed in such a way that vibrations and shocks of a mechanical nature, In contrast to other devices known so far, safe and precise work

ao des Relais nicht verhindern, und daß ein derartiges Relais auch unter so schwierigen Verhältnissen arbeitet, wie sie z. B. bei der Temperaturkontrolle piezoelektrischer Anordnungen in Radioeinrichtungen von Flugzeugen vorliegen.ao of the relay does not prevent, and that such a thing Relay also works under such difficult conditions as z. B. in temperature control piezoelectric arrangements are present in radio equipment of aircraft.

Claims

Patent claims:

i. Thermal relay that is insensitive to shock and vibration and consists of two symmetrically arranged, completely identical bimetal strips, which are located at Moving the switching process in the opposite direction consists, characterized in that the bimetal strips are provided at their free end with anchors made of magnetizable material and the poles a permanent magnet are arranged opposite, such that on the one hand at rapid, z. B. by vibrations caused movements of the contact springs these are dampened by eddy currents, and that on the other hand as a result the additional, occurring between the anchors, with the distance between the springs increasing or decreasing more strongly than the spring force - Ί5 increasing magnetic attraction the switching process takes place as a spring shift.

2. Thermal relay according to claim 1, characterized in that the permanent magnet with respect to the armatures is arranged adjustable in such a way that the caused by eddy currents or »hysteresis Attenuation can be increased or decreased.

3. Thermal relay according to claim 1 and 'following, characterized in that "that to increase the damping effect on the armatures near the magnetic poles, a covering made of a highly conductive material, such as copper, is provided.

4. Thermal relay according to claim 1 and following, characterized in that to reduce the distance between the two anchors - on the same sockets' magnetizable material are attached, which are preferably the contact pins absorb

5. Thermal relay according to claim 1 and following, characterized in that the mounting of the fixed ends of the bimetal strips by means of screws so it is adjustable that the response point of the relay can be regulated.

1 sheet of drawings